|
Met als basis de elders op dit blog besproken ultrasone module HC-SR04 wordt een zeer goedkope digitale afstandsmeter als bouwpakket aangeboden met een bereik van 5,00 cm tot 400 cm. Wij bestelden deze kit en testten de prestaties. |
Kennismaking met deze ultrasone afstandsmeter kit
Het werkingsprincipe
Hoe u met ultrasoon geluid afstanden kunt meten hebben wij al uitgelegd in het artikel Module: HC-SR04, ultrasone afstandsmeter. Met alleen een dergelijke module kunt u echter nog geen afstanden op een display weergeven, daar hebt u een microprocessor en een stukje firmware voor nodig. Niet zo gemakkelijk voor de gemiddelde doe-het-zelver!
Een Chinees bedrijf heeft rond deze HC-SR04 module een afstandsmeter kit samengesteld die u voor ongeveer tien euro bij de bekende Chinese postorderbedrijven kunt bestellen. Als u bedenkt dat de module zélf ongeveer twee euro kost is dit een aanbod dat u eigenlijk niet kunt afslaan.
De componenten
Het bouwpakket bevat alle componenten die nodig zijn om rond een HC-SR04 module en een STC89C52 voorgeprogrammeerde microcontroller een digitaal afleesbare afstandsmeter samen te stellen met, volgens de fabrikant, een bereik van 5,00 cm tot 4,00 m. Bovendien kunt u een alarmafstand instellen en heeft de schakeling een ingebouwde zoemer die gaat zoemen als de gemeten afstand kleiner wordt dan de ingestelde waarde.
De geleverde onderdelen
De geleverde onderdelen zijn van uitstekende kwaliteit. Behalve de module, de print en de elektronische onderdelen worden een voedingskabeltje, een batterijhouder en alle onderdelen voor de behuizing meegeleverd. Helaas ontbraken bij ons bouwpakket, gekocht bij Banggood, de vijftien boutjes en moertjes die u nodig hebt voor het aan elkaar bevestigen van de zes perspex-plaatjes van de behuizing. Gelukkig kunt u hiervoor gewone M3x10 boutjes en M3 moertjes gebruiken. Als compensatie werden er in ons bouwpakket één transistor, twee condensatoren en twee weerstanden teveel geleverd.
 |
| De geleverde componenten zijn van een uitstekende kwaliteit. (© 2019 Jos Verstraten) |
U moet de schakeling voeden met 5 V gelijkspanning. Op de print is daarvoor een standaard DC005 connector aanwezig. Een 95 cm lange DC005-naar-USB kabel, waarmee u het apparaat kunt verbinden met een standaard 5 V USB-netstekkervoeding, wordt meegeleverd. Daarnaast wordt echter ook een batterijhouder meegeleverd voor drie 1,5 V AAA batterijen die in de behuizing past, zodat u het apparaat ook zonder externe voeding kunt gebruiken. U moet er echter wél rekening mee houden dat de schakeling, als gevolg van de drie LED-indicatoren, 29 mA stroom verbruikt. Het stroomverbruik stijgt tot 50 mA als de ingebouwde zoemer wordt gestuurd.
De bouw van het apparaat
Geen bouwbeschrijving
Zoals zo vaak bij dergelijke goedkope Chinese bouwpakketten worden geen bouwbeschrijving en schema meegeleverd. Deze zijn ook niet via Google te vinden. Dat is in dit geval niet zo'n groot probleem omdat de nabouw zich beperkt tot het vol solderen van de print en dit is aan de hand van de componentenopdruk zonder problemen mogelijk.
Bestukken van de print
De print heeft als afmetingen 6,0 cm bij 6,8 cm, is dubbelzijdig, doorgecontacteerd, aan weerszijden voorzien van een soldeermasker en voorzien van een uitstekende componentenopdruk. Perfecte kwaliteit, dus! Bij het bestukken van de print kan in feite helemaal niets misgaan als u nauwkeurig werkt. Het enige waar u op moet letten is dat de elco C1 van 10 μF die onder de microprocessor zit, plat op de print moet liggen.
 |
| De twee zijden van de print. (© 2019 Jos Verstraten) |
In de onderstaande foto ziet u het resultaat van een half uurtje solderen. Het is absoluut noodzakelijk dat u de draadjes van de onderdelen aan de soldeerzijde zo dicht mogelijk bij de print afknipt en zo weinig mogelijk soldeer gebruikt. Doet u dat niet, dan krijgt u gegarandeerd problemen als u de print in de behuizing wilt inbouwen.
 |
| De compleet gemonteerde print en de functie van de bedieningsknopjes. (© 2019 Jos Verstraten) |
U start met het verwijderen van de eventueel op de print gesoldeerde DC005 connector. Op de print ziet u dan plus- en min-symbooltjes. Knip de twee draadjes van de batterijhouder op de juiste lengte af.
Monteer vervolgens de voorplaat op de bodemplaat met één boutje en één moertje, waarbij het moertje in de gleuf in de bodemplaat moet vallen. Vervolgens moet u het printje op de bodemplaat monteren. Hier wreekt zich het feit dat er slechts twee bevestigingsgaatjes op het printje aanwezig zijn, namelijk aan weerszijden van de HC-SR04 module. Als u het printje op de bodemplaat legt en naar voren schuift, zodat de twee ultrasone transducers door hun gaatjes in de frontplaat vallen, zult u merken dat alles net iets te krap is gemaakt. Als u de print zover naar voren schuift dat de gaatjes in de print samenvallen met de gaatjes in de bodemplaat zult u merken dat u de print aan de achterzijde iets van de bodemplaat moet liften. Doet u dat niet, dan passen de transducers niet door de gaten in de frontplaat. Het gevolg is dat de print iets scheef in de behuizing komt te zitten en de achterkant een beetje op en neer kan bewegen.
Nogal slordig! Een en ander had voorkomen kunnen worden door vier bevestigingsgaatjes in de print aan te brengen en de behuizing iets ruimer te maken.
Vervolgens monteert u de batterijhouder met twee boutjes en moertjes achter de print en soldeert de twee draadjes in de plus en min gleufjes op de print.
U kunt nu de twee zijplaten en de achterplaat op de bodemplaat schroeven met drie boutjes en moertjes. Verstevig de constructie door de voor- en achterplaat met vier boutjes en moertjes op de zijplaten te bevestigen. Draai alle moertjes nog niet écht vast, want het is handig als de vijf platen nog iets speling ten opzichte van elkaar hebben zodat u ze in elkaar kunt klikken.
Vervolgens is het de bedoeling dat u de bovenplaat met vier boutjes en moertjes op de vier opstaande platen bevestigt. U zult echter met verbazing vaststellen dat het dan praktisch onmogelijk is geworden het apparaatje te bedienen. De drie kleine drukknopjes en de aan/uit-schakelaar zijn absoluut onbereikbaar met de hand. U kunt de afstandsmeter alleen bedienen door een kleine schroevendraaier door de gaatjes in de bovenplaat te steken en de knopjes op deze manier in te drukken. Echt volstrekt onhandig! Het is in feite noodzakelijk deze bovenplaat weg te laten en het apparaatje zonder dak boven het hoofd door het leven te laten gaan.
 |
| De print en de batterijhouder gemonteerd in de behuizing, echter zonder de bovenplaat. (© 2019 Banggood/Jos Verstraten) |
De afstandsmeter in de praktijk
Bedienen van het apparaat
De bediening van het apparaat is super eenvoudig. Na het indrukken van de aan/uit-schakelaar piept het zoemertje even en gaat de processor onmiddellijk aan het werk. U moet het apparaat loodrecht op het object richten waarvan u de afstand tot de ultrasone transducers wilt meten. Het resultaat verschijnt onmiddellijk op het display. Na een druk op de knop 'meten/set-alarm' kunt u met de twee overige drukknopjes de alarmafstand in cm instellen in een bereik van 1 cm tot 400 cm. Helaas hebben deze toetsen geen repeteerfunctie, als u een afstand van 100 cm wilt instellen moet u honderd keer op het 'alarmafstand groter' knopje drukken. Zo'n handige repeteerfunctie had men gemakkelijk in de software in kunnen bouwen. De ingestelde afstand blijft in het geheugen van de microcontroller bewaard, ook na het uitschakelen van het apparaat. Nadien drukt u weer een keer op de knop 'meten/set-alarm' en gaat de schakeling de afstand weer meten.
Als de afstand kleiner wordt dan de ingestelde alarmafstand gaat de ingebouwde zoemer intermitterend piepen. Helaas is geen alarmuitgang aanwezig waarmee u iets kunt in- en uitschakelen als de schakeling een alarm genereert. Een gemiste kans van de ontwerpers!
De werking bekeken
In het onderstaand oscillogram ziet u hoe het apparaatje werkt. De bovenste gele puls wordt door de microcontroller naar de 'Trig'-ingang van de module gestuurd. De onderste blauwe puls is het 'Echo'-antwoord van de module. De breedte van deze puls is een maat voor de gemeten afstand. De meting wordt drie keer per seconde uitgevoerd.
 |
| De 'Trig'-ingang (geel) en de 'Echo'-uitgang (blauw) van de HC-SR04 module. (© 2019 Jos Verstraten) |
In de onderstaande tabel zijn de resultaten van onze nauwkeurigheidstest samengevat. Wij hebben de print op een hoogte van een meter op een statief gemonteerd en dit statief gericht op een volledig vlakke, kale muur. Door het statief naar voren en naar achter te verplaatsen kan de nauwkeurigheid van de schakeling reproduceerbaar worden gemeten. Zoals uit de tabel blijkt werkt het apparaatje heel nauwkeurig tot een afstand van anderhalve meter. De uitlezing op het display is ook zeer stabiel. Boven deze afstand neemt de nauwkeurigheid echter iets af en wordt de uitlezing ook minder stabiel. Bij afstanden van meer dan drie meter konden wij geen reproduceerbare metingen meer verrichten. Het display sloeg op hol en vaak werd alleen 8.88 aangegeven. Het door de fabrikant beloofde bereik van vier meter wordt dus niet gehaald.
 |
| De resultaten van de nauwkeurigheidstest. (© 2019 Jos Verstraten) |
Ons oordeel over dit bouwpakket
Zoals vaak bij dergelijke goedkope Chinese bouwpakketjes is er op de elektronica weinig aan te merken. Op de manier waarop de ontwerpers de behuizing hebben ontworpen is echter van alles en nog wat aan te merken. Voor misschien vijf euro meer had dit een praktisch bruikbaar apparaatje kunnen zijn, nu is het niets meer dan een leuk hebbedingetje met weinig nut dat snel in de vergeethoek zal belanden.
60 W Digital Display Soldering Station
